對變電站消防安全設計的分析

王楠

中圖分類號：TU271.1 文獻標識：A 文章編號：1674-1145（2020）02-153-02

摘 要 對于變電站而言，消防系統具有極其重要的作用，能夠對變電站可能發生的火災進行有效預防。本文將對變電站消防安全系統的設置現狀加以介紹，從報警系統、主變壓器滅火系統以及消火栓系統等層面出發，對變電站消防安全設計展開分析，以期為有關部門提供可靠參考。

關鍵詞 變電站 消防安全設計 滅火系統 消火栓 水噴霧系統

在整體輸變電系統當中，變電站屬于最為關鍵的構成部分，因此其是否能夠安全、穩定的工作，將對地區輸變電工作產生直接影響。其中，消防安全尤為重要。如今部分電力公司為了實現減員增效，往往會設計無人值班站，使變電站運行負責人員僅僅留下值班工作人員，這就會在發生火災的時候，無法有效運行消防安全系統，進而造成難以估計的損失，所以變電站需要有效設計消防安全系統，提升變電站整體安全性。

一、變電站消防安全系統的設置現狀

在一般狀況下，消防安全系統的設計工作必須與有關規范、要求等相符合，然而在大部分變電站消防安全設計階段設置的消防栓，往往會在具體使用電氣設施的時候產生消極影響。在變電站的主廠房沒有值守人員時，一旦管線閥門出現漏水問題，會使水流噴射至鄰近的電氣設施上，降低其安全性能，進而由于電氣設施短路而引發事故，甚至會導致火災的發生。而我國有關規范、要求當中缺少了對此類問題的具體說明。

二、報警系統

在變電站當中需要設置自動報警系統，其主要構成部分應當包括聯動控制系統以及探測系統。火災自動報警系統的主要任務便是在第一時間探測到發生的火災，并且將報警信號發送到相應值班室，以便讓值班人員能夠采取合理的應急措施，在初期進行科學撲救，或使聯動控制系統被及時激活，避免火災出現擴大。與此同時，如今部分變電站設置了無人值班站，因此需要確保各站的報警信號能夠被及時傳送至集控站，以便確保對多站點的實時監控，并且實現對滅火系統的遠程控制，其中，視頻在線監控系統的設置是重要的，有助于促使有關人員能夠在火災發生的第一時間便發現火災點，隨后集控站監控人員便可以向值班人員上傳通知，使其及時采取對應的應急預案。

常見的探測系統內部包含手動報警按鍵、感煙探測器、輸入信號模塊、感溫探測器、感溫電纜、煙溫復合探測器、紅外對射探測器以及可燃氣體探測器等，而不同的變電站需要采用對應探測器，確保探測系統具備針對性。其中：

1.手動報警按鍵：如果現場狀況符合滅火條件要求，系統可以實現手動或者自動啟動滅火設施，將對應防火閥關閉，并且及時將非消防電源切斷。

2.煙感探測器：此類探測器通常被用到一般建筑中，而變電站的消防系統不需要采用此類探測器，這主要是由于其內部僅存在對煙氣較為敏感的元件，但是在變電站當中，如果起煙后再報警，則會延誤火險搶救工作的開展。

3.感溫電纜一般會被用在電纜層、電纜橋架以及隧道等區域。變壓器室的高度通常都處于8-14m范圍內，所以傳統探測模式并不適用，可以結合運用變電站中繼電保護裝置所提供的報警信號以及感溫電纜。

4.煙溫復合探測器、紅外對射探測器一般被用于頂梁超過300㎜建筑中，同時在變電站的控制室和開關室較為常見。

變電站整體火災自動報警系統包括了后備電源、報警主機以及控制操作盤等。該系統具備對整體變電站中電氣設施、建筑物等發生火災時的信號進行采集的功能，同時還能夠按照火災實際狀況使對應滅火設施啟動，使有關防火閥被關閉，使電纜隧道通風系統被及時開啟，并且使報警器啟動、將信號發出。

三、主變壓器滅火系統

當前大部分變壓器滅火系統均屬于水噴霧系統，而近幾年，合成式泡沫噴霧系統以及排油充氮設備也逐漸得到了有效推廣和普及。因為火力發電站具備水消防系統，消防管網被布設于主變四周，其變壓器對應水噴霧系統只需要增設管網以及雨淋閥部分即可，因此大部分火力發電站的變壓器所應用的滅火系統主要為水噴霧系統，其設計較為方便。

（一）油浸式電力變壓器的火災特征

此類變壓器的線圈采用了絕緣材料，其鐵芯襯墊與支架存在可燃性材料，另外鐵芯內部存在大量絕緣油，其閃電一般處于130-140℃范圍內。因此，一旦線圈發生接地或者接觸不良、老化現象、絕緣套管破損、嚴重短路或者過載以及可燃物受到電弧或者高溫作用出現膨脹、分解致使絕緣油汽化，則會增加變壓器的內部壓力，容易導致高壓套管出現燃燒、爆炸、噴油等問題，同時大部分絕緣油會外溢，使火災嚴重蔓延，最終使變壓器、甚至全變電站的穩定工作受到威脅。

（二）水噴霧系統

此系統主要的原理為表面稀釋、冷卻、乳化以及窒息等作用的充分應用。在變壓器出現火險的時候，感溫電纜能夠把信號上傳到主控室內的消防控制盤當中，從而使報警控制器在第一時間發出警報，同時系統在判斷后可以及時將相應雨淋閥打開，并且使消防水泵被投入到消防工作中，此時噴頭便可以噴水進行滅火操作。

此系統的主要組成部分包括：控制系統、自動報警系統、水源、管道、水泵、探測器、水霧噴頭、過濾器以及雨淋閥組等，如果存在較多的主變臺數，則需要集中將多臺雨淋閥設置于同一小間當中。

該系統的應用主要建立于充分的水源基礎上，通常需要能夠保持連續進行4-5m3/h的補水。噴霧的強度設計：油枕表面、變壓器排除底面的其余5面以及冷卻器表面為20L/m in·㎡，而油坑為6L/m in·㎡，此時火災會持續0.4h。消火栓系統與水噴霧系統共同設置消防水泵時，需要參考的參數為同時可以滿足建筑消火栓系統與主變滅火系統的水壓和水量。通常需要安設2臺水泵，其中一個作為備用水泵，同時設計合適的穩壓泵。為了避免影響周邊的生活用水，需要對生活水池與消防水池分開進行設置。

另外，水噴霧系統造價囊括了室外消防給水管網、消防水池、消防水泵房與變壓器火災報警系統以及水噴霧管網系統等。

（三）合成式泡沫噴霧系統

此系統所運用的主要滅火藥劑為速滅阻燃滅火劑，其會在特定壓力作用下經由相應水霧噴頭被噴射至滅火對象表面，從而實現快速滅火。系統能夠充分結合泡沫滅火與水噴霧滅火優勢，利用泡沫與水霧的隔離、冷卻、乳化以及窒息等作用來滅火。

該系統主要的組成部分包括了水霧管網與噴頭、儲液罐、控制閥、合成泡沫滅火劑、氮氣動力源以及啟動源等。每相或者每一臺主變需要安設1臺控制閥，以便對相應管網進行控制。除了水霧管網與噴頭，其余的組件都需要被安置到泡沫設備間。噴霧的強度設計：連續10m in的供給時間，4L/m in·㎡的強度。需要注意的是，布置的噴頭需要保證泡沫能夠充分覆蓋到油枕以及變壓器的頂面。

系統造價囊括了泡沫設備間、相應滅火設備（包含滅火劑、泡沫噴霧管網、儲液罐和報警裝置等）等。

（四）排油充氮設備

此類設備的滅火原理為：一旦變壓器的內部出現故障，而油箱中出現大量的可燃性氣體，便會使氣體繼電器發生動作，將觸點閉合，并且確保斷路器及時跳閘。而此時如果變壓器的油箱持續增加壓力，在超出壓力控制器以及壓力釋放的設定值，便會使相應防火程序及時啟動，從而將排油閥打開以便降低壓力，避免變壓器出現爆炸和起火。與此同時還會使斷流閥發生動作，進而自動將油枕至變壓器箱體補油的油路切斷，防止高位油枕加大險情。在排油3s之后，變壓器箱體的底部便會注入壓力氮氣，對變壓器油進行攪拌，使故障點和油溫受到強制性冷卻，并且出現氮氣保護層，使氧氣被充分隔絕，進一步實現迅速滅火。

構成排油充氮設備的主要裝置包含了控制箱、滅火箱、關閉閥、氮氣瓶、探測器、開啟瓶、快速排油閥、注氮管路以及排油管路等。每相或者每一臺主變需要安設1套排油充氮設備，并將其布置于變壓器附近，且無須設置專門的設備操作間，更無須占據額外空間。需要注意的是，變壓器的臺數和排油充氮設備造價呈現正比例關系。

以上三類消防安全系統都擁有各自獨有的優勢，在技術層面上均具有明顯的可行性，另外在各大變電站當中都有著良好的運用效果。因此，最終采用哪一個消防安全系統，各電力公司不僅要考慮經濟以及技術等影響因素，還應該對水源以及所轄消防部門提出的意見予以充分考慮，確保最終的設計符合變電站的實際需要。

四、消火栓系統

在220kV變電站當中，主要的建筑物包含了警傳室、主控通信樓以及配電室等，500kV變電站則額外包含了保護小室。需要注意的是，變電站中建筑物均應超過2級，若建筑體積小于3000m3，無須安設室內的消火栓系統，其余則需要安設該系統。同時，在安設室內消火栓系統的時候，還要設置室外的消火栓系統。如果主變應用的滅火系統為水噴霧系統，建筑物以及主變的四周均需安設室外的消火栓系統。

該系統的主要設計方向為：火災延續時間一般是2h，且室內任何一處都能夠同時有2股水柱到達。變電站中電氣設備間通常不允許存在水漬隱患，所以需要最大限度地避免消防栓被設計到電氣設施周邊。在配電裝置間等現對較長建筑物當中，若設計單栓式室內消火栓，則很難滿足相應的滅火需求，所以應該設計雙閥雙口型的室內消火栓，并將其布設到兩側樓梯間當中，這樣能夠使2股水柱的覆蓋問題得到有效解決。除此之外，還需要將自救卷盤配置到消火栓箱當中；如果建筑物當中安設了室內消火栓，且建筑物是平屋頂，則需要將檢查以及試驗用消火栓設置到平屋頂。

在布設室外消火栓系統的過程中，設計人員需要確保該系統能夠將警傳室、主控與主變樓、保護小室以及配電室等建筑充分覆蓋，另外各個配電區域無須安設室外消火栓。需要注意的是，在室外消防用水量大于15L/s的時候，需要將消防管網設置為環網狀，滿足相應的消防要求。

五、結語

總體而言，為了有效預防變電站發生火災，電力公司可以設計、設置多種滅火系統，而這些滅火系統也在隨著時代發展得到了有效完善。因此，有關部門需要結合變電站的實際狀況展開消防安全設計，對可能存在的各類火災隱患展開全面考慮，同時做好相應的經濟技術對比評價，最終為公司篩選出最為經濟、穩定且便于管理和維護的消防安全系統，最終確保變電站得以更為安全、穩定地工作。

參考文獻：

[1]項東.變電站消防安全探討及應急處置對策[J].科學技術創新，2019（28）：155-156.

[2]邱寧，王暉.特高壓變電站消防重點與規范問題探討及改進措施[J].變壓器，2019，56（08）：19-23.

[3]肖波.無人值守變電站消防安全的探討[J].時代農機，2018，45（10）：122.

[4]荊州一變電站失火全城停電 消防：現場處置很困難[J].消防界（電子版），2017（06）：2.